周 峰， 王存存， 王作亮， 蔡一凡， 王俊龍， 張 繼， 梁俊玉

(西北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，蘭州 730070)

赤擬谷盜Triboliumcastaneum屬昆蟲綱，鞘翅目，擬步甲科，是分布廣泛的世界性儲(chǔ)糧害蟲之一[1]。赤擬谷盜的分布和危害范圍十分廣泛，張濤等[2]對(duì)我國(guó)赤擬谷盜地理分布調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)已在19個(gè)省32家倉(cāng)儲(chǔ)單位采集到赤擬谷盜成蟲。赤擬谷盜食性較廣，成蟲具有臭腺可分泌臭液，糧谷等食源均易遭受污染而發(fā)出霉腥臭氣，影響品質(zhì)[2]。很多傳統(tǒng)的防治方法包括化學(xué)殺蟲劑或熏蒸劑(磷化鋁、溴甲烷)等曾廣泛用于赤擬谷盜的防治[3-5]。但是長(zhǎng)時(shí)間大量使用化學(xué)殺蟲劑，往往會(huì)造成害蟲抗藥性增強(qiáng)、糧食品質(zhì)下降，從而增加了食品安全的風(fēng)險(xiǎn)。

很多蒿屬植物，具有抗炎、免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗菌和抗凝等作用[6]。周利娟等[7]發(fā)現(xiàn)毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)玉米象具有強(qiáng)熏蒸活性。武汗青[8]發(fā)現(xiàn)黃花蒿粗提物對(duì)赤擬谷盜的拒食活性良好。程昉等[9]發(fā)現(xiàn)白蓮蒿在高濃度時(shí)對(duì)煙草甲有較強(qiáng)的驅(qū)避活性。

毛蓮蒿Artemisiavestita系菊科蒿屬植物，可入藥，有清熱、消炎、祛風(fēng)、利濕之效，在我國(guó)分布較廣[10]。毛蓮蒿揮發(fā)油中化合物種類豐富，包括單萜類、單萜類衍生物、倍半萜類、香豆素類、有機(jī)酸類等物質(zhì)[11-13]。相關(guān)研究表明，萜烯類有忌避、拒食、抑制生長(zhǎng)發(fā)育，破壞害蟲信息傳遞和交配，兼有觸殺和胃毒作用[14,15]。目前，關(guān)于毛蓮蒿對(duì)赤擬谷盜的生物活性研究報(bào)道較少。本文研究了毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)常見儲(chǔ)糧害蟲赤擬谷盜成蟲的生物活性，以期為我國(guó)儲(chǔ)糧害蟲的防治提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 毛蓮蒿揮發(fā)油的采集與提取

毛蓮蒿的嫩枝葉采自甘肅省天?？h石門鎮(zhèn)(海拔2 765 m，東經(jīng)102°54′04″，北緯36°58′58″)。將毛蓮蒿粉碎后，采用水蒸氣蒸餾法提取5～8 h，無(wú)水硫酸鈉干燥，密封后置于4 ℃冰箱保存。

1.1.2 試蟲

赤擬谷盜飼養(yǎng)在容積為0.5 L的玻璃瓶中，瓶中裝以小麥粉與酵母粉(質(zhì)量比為10∶1)的混合飼料，并將其置于溫度為(28±1) ℃，相對(duì)濕度為70%～80%的培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)所用成蟲均為已羽化1～2周。

1.1.3 儀器與試劑

正己烷為分析純；GHP-9160隔水式恒溫培養(yǎng)箱；移液槍(量程范圍 0.1～10 μL、10～100 μL、20～200 μL)，Mettler AE240電子天平。

1.2 方法

1.2.1 觸殺活性測(cè)定

參照文獻(xiàn)[16]的方法進(jìn)行毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲的觸殺活性實(shí)驗(yàn)。尋找合適的濃度范圍并確定進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)的5個(gè)濃度梯度(25.00%、16.67%、11.11%、7.40%、4.93%)，每個(gè)濃度設(shè)置5個(gè)重復(fù)，每重復(fù)使用10頭成蟲。用移液槍吸取0.5 μL用正己烷稀釋的毛蓮蒿揮發(fā)油滴于試蟲的前胸背板上(試蟲置于冰袋上操作)，將每組試蟲置于直徑2.5 cm，高5.5 cm的無(wú)面粉的玻璃瓶中，置于溫度(29±1) ℃，相對(duì)濕度為70%～80%的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h，分別觀察并記錄各組試蟲死亡情況。在相同操作條件下，陰性對(duì)照為正己烷，陽(yáng)性對(duì)照為來(lái)源于參考資料的除蟲菊素觸殺活性數(shù)據(jù)[5]。

1.2.2 熏蒸活性測(cè)定

參照文獻(xiàn)[17]的方法進(jìn)行毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲的熏蒸活性測(cè)定。尋找合適的濃度范圍并確定進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)的5個(gè)濃度梯度(10.00%、6.66%、4.44%、2.96%、1.97%)，每個(gè)濃度設(shè)置5個(gè)重復(fù)，每重復(fù)使用10頭成蟲。將10頭試蟲放入直徑2.5 cm，高5.5 cm的無(wú)面粉的玻璃瓶中，使用移液槍取10 μL待測(cè)液滴在直徑為2.0 cm的濾紙片上，并將濾紙片覆蓋于裝有試蟲的玻璃瓶的瓶蓋內(nèi)。待稀釋溶液揮發(fā)10 s后擰緊瓶蓋，包裹封口膜，形成密閉空間。置于溫度(29±1) ℃，相對(duì)濕度為70%～80%的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24 h分別觀察并記錄各組試蟲死亡情況。在相同操作條件下，陰性對(duì)照為正己烷，陽(yáng)性對(duì)照為來(lái)源于參考資料的甲基溴熏蒸活性數(shù)據(jù)[17]。

1.2.3 驅(qū)避活性測(cè)定

參照文獻(xiàn)[16]的方法進(jìn)行毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲的驅(qū)避活性測(cè)定。確定進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的5個(gè)濃度并用正己烷進(jìn)行稀釋配制。將直徑為9 cm的濾紙對(duì)半剪開，一半均勻地滴入500 μL不同濃度的毛蓮蒿揮發(fā)油，另一半滴入等劑量的正己烷作空白對(duì)照，待待測(cè)液干燥后嚴(yán)合粘貼于培養(yǎng)皿上，并立即放20頭試蟲于培養(yǎng)皿中央，蓋上培養(yǎng)皿蓋。在相同操作條件下，陽(yáng)性對(duì)照為避蚊胺。處理后溫室放置，分別于處理2 h和4 h時(shí)記錄濾紙片上不同區(qū)域赤擬谷盜的分布情況。驅(qū)避率(Percentage repellency，PR)按照公式進(jìn)行計(jì)算：

PR=(Nc-Nt)/(Nc+Nt)×100%

式中：Nc為出現(xiàn)在陰性對(duì)照區(qū)域的試蟲數(shù)量/頭；Nt為出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)組區(qū)域的試蟲數(shù)量/頭，從而計(jì)算出PR值。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

觸殺活性分析是將記錄的各組死亡蟲數(shù)輸入SPSS 25軟件，然后使用分析—回歸—概率統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算半數(shù)致死劑量LD50(μg/頭)。熏蒸活性分析是采用分析—回歸—概率統(tǒng)計(jì)方法計(jì)算半數(shù)致死濃度LC50(mg/L)。驅(qū)避活性分析是將各組記錄的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)輸入SPSS 25軟件，使用分析—比較均值—單因素方差分析檢驗(yàn)(ANOVA)計(jì)算平均驅(qū)避率，并進(jìn)一步使用Excel軟件繪制2 h和4 h下避蚊胺與毛蓮蒿揮發(fā)油的趨避率統(tǒng)計(jì)圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 觸殺活性

毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的觸殺活性如表1所示。毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜觸殺活性LD50為30.63 μg/頭。與陽(yáng)性對(duì)照除蟲菊素相比，其活性弱于陽(yáng)性對(duì)照除蟲菊素。目前，許多文獻(xiàn)報(bào)道了植物揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲的觸殺活性。張莉娟等[5]研究發(fā)現(xiàn)頭花杜鵑揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲觸殺的LD50值為104.92 μg/頭；李媛等[17]報(bào)道了細(xì)葉亞菊揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的觸殺活性，LD50值為52.37 μg/頭：程昉等[18]的研究結(jié)果顯示黃花蒿揮發(fā)油的觸殺LD50值為37.32 μg/頭：梁俊玉等[19]報(bào)道了川甘亞菊揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲觸殺作用，LD50值為34.18 μg/頭：鞠克升等[16]研究發(fā)現(xiàn)珠光香青揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲觸殺作用的LD50值為41.25 mg/頭：吳彥等[22]發(fā)現(xiàn)側(cè)柏葉揮發(fā)油殺蟲活性的LD50值為48.59 μg/頭。與上述采用相同測(cè)試方法的揮發(fā)油殺蟲活性相比，毛蓮蒿揮發(fā)油具有較強(qiáng)的殺蟲活性，與黃花蒿、川甘亞菊揮發(fā)油活性相近；優(yōu)于頭花杜鵑、細(xì)葉亞菊、珠光香青和側(cè)柏葉等揮發(fā)油；遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于除蟲菊素，相差約117.8倍。

表1 毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的觸殺活性

2.2 熏蒸活性

毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的熏蒸活性如表2所示。毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜熏蒸活性LC50值為7.91 mg/L，弱于陽(yáng)性對(duì)照甲基溴。李媛等[17,21]報(bào)道了細(xì)葉亞菊揮發(fā)油和甘菊揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的熏蒸作用，LC50值分別為15.88 mg/L和28.67 mg/L；梁俊玉等[19]的活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示川甘亞菊揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的熏蒸作用的LC50值為34.21 mg/L；楊盈盈等[20]報(bào)道了柳葉亞菊揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的熏蒸(LC50=24.29 mg/L)；吳彥等[22]報(bào)道了側(cè)柏?fù)]發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的熏蒸作用，LC50為39.25 mg/L。與活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲表現(xiàn)出較強(qiáng)的熏蒸活性，優(yōu)于細(xì)葉亞菊、甘菊、川甘亞菊、柳葉亞菊和側(cè)柏等揮發(fā)油的活性；低于甲基溴，兩者相差約4.3倍。

表2 毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的熏蒸活性

2.3 驅(qū)避活性

毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的驅(qū)避作用如圖1所示。毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲表現(xiàn)出較強(qiáng)的驅(qū)避活性。在最高測(cè)試體積分?jǐn)?shù)78.63 nL/cm2時(shí)，其分別處理2 h和4 h后驅(qū)避率均為100%，且毛蓮蒿揮發(fā)油與陽(yáng)性對(duì)照避蚊胺的驅(qū)避效果相近；在高測(cè)試體積分?jǐn)?shù)15.73 nL/cm2和3.15 nL/cm2的下分別處理2 h和4 h后，毛蓮蒿揮發(fā)油的驅(qū)避效果均強(qiáng)于避蚊胺；在0.63 nL/cm2的測(cè)試體積分?jǐn)?shù)下處理2 h后，毛蓮蒿揮發(fā)油的驅(qū)避效果強(qiáng)于避蚊胺，處理4 h后，毛蓮蒿揮發(fā)油的驅(qū)避效果與避蚊胺接近；在最低測(cè)試體積分?jǐn)?shù)0.13 nL/cm2下處理2 h和4 h后，毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的驅(qū)避率小于避蚊胺。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜具有較強(qiáng)的驅(qū)避作用，與陽(yáng)性對(duì)照避蚊胺驅(qū)避效果相近。

圖1 毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的驅(qū)避活性

3 討論

在赤擬谷盜的防治和行為研究中，郭亞飛等[24]的研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境溫度為25～30 ℃時(shí)，赤擬谷盜成蟲放入活動(dòng)無(wú)明顯方向性，大多聚集在釋放點(diǎn)活動(dòng)。有研究發(fā)現(xiàn)不同光波長(zhǎng)與光強(qiáng)度對(duì)赤擬谷盜趨光性具有一定的影響[25-27]，實(shí)驗(yàn)環(huán)境的光照情況也會(huì)對(duì)赤擬谷盜成蟲的驅(qū)避作用帶來(lái)一定影響。此外，信息素在一定程度上會(huì)干擾赤擬谷盜成蟲的驅(qū)避作用[28]。本研究的實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為26～30 ℃，因此實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度對(duì)赤擬谷盜成蟲的方向性無(wú)影響。此外，在本研究中對(duì)赤擬谷盜的觀察一直處于白熾燈打開的狀態(tài)，且光照均勻。因此光照對(duì)其影響較小。總體而言，本研究的實(shí)驗(yàn)具有較高的可靠性。

陽(yáng)性對(duì)照法是一種在植物源殺蟲劑的研究中被廣泛使用的對(duì)照評(píng)價(jià)方法[20-22]。本研究采用資料對(duì)比法進(jìn)行陽(yáng)性對(duì)照，觸殺毒力測(cè)試的陽(yáng)性對(duì)照為除蟲菊素，熏蒸毒力測(cè)試的陽(yáng)性對(duì)照為甲基溴，驅(qū)避作用的陽(yáng)性對(duì)照選擇避蚊胺。因此，本研究中陽(yáng)性對(duì)照的選用，有效衡量了毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的生物活性效果，具有實(shí)際應(yīng)用參考意義，也為建立植物源殺蟲劑毒力測(cè)定結(jié)果評(píng)價(jià)提供了重要參考。

植物揮發(fā)油具有低毒、環(huán)保的特性[14，23]，在倉(cāng)儲(chǔ)害蟲的防治方面顯示出良好的效果[29-31]。我國(guó)植物資源豐富，植物源殺蟲劑開發(fā)的資源豐富，未來(lái)有待深入探究。本研究中，毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲表現(xiàn)出良好的生物活性，十分有必要進(jìn)一步深入研究，將其開發(fā)為低毒、環(huán)保的新型植物源殺蟲劑的潛力巨大。

4 結(jié)論

本研究通過(guò)觸殺、熏蒸和驅(qū)避3種研究方法研究了毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜的生物活性。結(jié)果標(biāo)明毛蓮蒿揮發(fā)油表現(xiàn)出較強(qiáng)的觸殺活性(LD50=30.63 μg/頭)和熏蒸活性(LC50=7.91 mg/L)；另外，在高測(cè)試體積分?jǐn)?shù)78.63 nL /cm2下分別作用2、4 h后，對(duì)赤擬谷盜表現(xiàn)出很好的驅(qū)避效果(驅(qū)避率為100%)。因此，本研究結(jié)果對(duì)毛蓮蒿揮發(fā)油的開發(fā)和儲(chǔ)糧害蟲的防治提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。然而，本研究主要進(jìn)行了毛蓮蒿揮發(fā)油對(duì)赤擬谷盜成蟲的活性測(cè)試，對(duì)幼蟲和卵的生物活性及作用機(jī)理仍有待進(jìn)一步研究。